物质代谢substance metabolism

生物体与外界环境之间的物质交换以及物质在生物体内转变和转化的过程。动物从外界摄取营养物质，经胃肠消化和吸收进入血液循环运送至机体各组织器官，在细胞内进行复杂的生物化学反应，合成机体组织的新成分，使组织更新，维持细胞生存； 同时不断地产生代谢废物，通过一定途径排出体外。在物质转变和转化过程中伴随有能量的转化和释放，两者密切相关。研究物质代谢，主要是研究蛋白质、脂肪和糖在体内的代谢规律和调节情况。
蛋白质代谢 氨基酸是蛋白质的基本组成单位，以它合成蛋白质来满足机体生长发育及组织修复更新的需要。氨基酸还是合成酶及肽类激素，以及其他许多有重要生理作用的含氮化合物，如核酸、尼克酰胺、儿茶酚胺类激素、甲状腺素和一些神经介质的重要原料。动物体内的氨基酸可来自食物的消化吸收，也可来自组织蛋白质的分解，以及糖、脂肪等在体内的转化，血中氨基酸的正常浓度为35～65毫克%。大部分由耗能需钠的主动转运通过细胞膜，进入细胞，在细胞内酶类作用下，组成结构蛋白质； 一部分氨基酸经脱氨基作用分解为氨基和不含氨部分； 氨基可以通过氨基移换作用将氨转移给其他化合物而形成新的氨基酸。也可以转变成尿素排出体外； 不含氮部分可以转化成糖类、脂肪，或分解为二氧化碳和水。在蛋白质供应过多，超过机体细胞蛋白质合成的极限，或在糖、脂肪的供应严重不足时，血液内的氨基酸会大量在肝脏经脱氨基作用被降解，作为能源或转变成脂肪贮存。成年健康动物，每天摄取的蛋白质和消耗的蛋白质几乎相等，经常保持氮平衡状态。当摄入蛋白质减少时，机体可减少蛋白质分解，使排泄物中的氮量相应降低，以维持氮平衡； 但是当摄入量低于临界限度即蛋白质最低需要量时，则出现氮的负平衡，说明动物体内的蛋白质被消耗。患病或蛋白质摄入量长期不足时，动物将逐渐消瘦。当摄入的氮量大于排泄的氮量时，则出现氮的正平衡，表明动物体内蛋白质含量增加，沉积在体内，如生长的幼畜、妊娠期和疾病恢复期的动物体内代谢。蛋白质的最低需要量常因饲料中蛋白质的种类、动物品种和生理状态等而不同。
蛋白质代谢受激素调节。生长激素使细胞蛋白质合成速率加快，组织蛋白质增加，血浆氨基酸浓度下降； 胰岛素能加速氨基酸向细胞内转运，刺激蛋白质合成。糖皮质激素能使肝外蛋白质降解加强，体液内氨基酸量增加，以及使肝合成蛋白质增多。睾酮促使体组织内蛋白质（特别是肌肉内收缩蛋白质）的合成和沉积。当糖类和脂肪供能不足时，甲状腺素能使蛋白质迅速降解，以提供能量。当糖类和脂肪摄入量足够供能，细胞外液又有充分的氨基酸时，甲状腺素可增加蛋白质的合成。
脂类代谢 脂类是脂肪和类脂以及它们的许多衍生物的总称。脂类的生理功能为供能储能； 构成生物膜，特别是磷脂和胆固醇，是所有生物膜的重要组成部分。食物中的脂肪在消化道内分解成甘油（或甘油一酯）和脂肪酸而被吸收，并在粘膜上皮细胞中再合成为新的甘油三酯，聚合成乳糜微粒，进入淋巴系统，经胸导管和右淋巴导管进入静脉血中。乳糜微粒中的大部分甘油三酯在血液中脂蛋白脂酶的作用下，水解成甘油和脂肪酸进入组织直接氧化供能，或被脂肪组织的脂肪细胞利用，再合成甘油三酯，贮存在脂肪细胞内。血液中的乳糜微粒还可通过毛细血管壁进入肝细胞，在肝脏内氧化，或者转变成其他脂类物质、糖类和蛋白质。在脂肪组织中，脂肪是不断合成（沉积）和分解（动员）的。当合成多于分解时，脂肪在体内沉积；分解多于合成时，则体内脂肪量减少。在脂肪分解时，甘油三酯水解成脂肪酸和甘油。甘油被细胞内的酶转变成甘油醛，通过葡萄糖的降解途径释放能量。脂肪酸经β-氧化降解为乙酰辅酶A，后者进入三羧酸循环被完全降解成水、二氧化碳并释放出能量。乙酰辅酶A也能在肝脏中缩合形成乙酰乙酸，β-羟丁酸和丙酮。这类称为酮体的小分子能源物质，再经血液送至其他组织中去利用。当动物摄食大量糖类后，过量的糖类大部分在脂肪组织内转变成甘油三酯，贮存在脂肪组织内。此外，很多氨基酸能转变成乙酰辅酶A，并合成甘油三酯贮存起来。反刍动物瘤胃微生物发酵产生的挥发性脂肪酸，被吸收后也是体内合成脂肪的原料。脂肪代谢也受激素的调节，胰岛素缺乏时引起葡萄糖利用降低，脂肪合成减少，分解加强； 糖皮质激素、促肾上腺皮质激素、生长素、甲状腺素、肾上腺素和去甲肾上腺素均可加强脂肪的动员。
糖代谢 糖类即碳水化合物，广泛存在于生物界，它是组织细胞的构成成分，是主要的供能物质。食物中的糖类（包括纤维素）经动物胃肠道中消化酶或经微生物作用后，形成单糖和挥发性脂肪酸，被机体吸收进入血液。经门静脉进入肝脏后，一部分转变为糖元贮存起来，此过程称为糖元合成。其余的直接或转变为葡萄糖后补充血糖，正常动物的血糖浓度是相对恒定的，如母马为74～89mg%，乳牛35～55mg%，山羊45～60mg%。血糖的主要去路是在各组织器官中氧化供能，也可合成糖元贮存或转变成脂肪、糖的衍生物及某些氨基酸等。当血糖浓度降低时，体内糖元贮存即行分解，生成葡萄糖予以补充，称为糖元分解。在组织器官中糖的分解代谢主要有三条途径： ❶在无氧条件下，葡萄糖（或糖元）通过一系列酶促反应分解成乳酸，并释放能量，这称为糖酵解作用，或称糖的无氧分解，虽然它产能不多，但仍有重要的生理意义。如激烈运动所需能量大增，糖的分解加快，造成氧供应不足，这时肌肉活动就需依靠糖酵解供能。成熟红细胞因缺乏完整的有氧氧化体系，而靠糖酵解和磷酸戊糖途径供能。
❷在动物体内氧的供应充足时，葡萄糖或糖元通过一系列复杂的生化反应，直至生成丙酮酸，丙酮酸进入线粒体氧化脱羧生成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A进入三羧酸循环，彻底氧化为二氧化碳和水，放出大量能量，这个过程称为糖的有氧氧化。大部分组织器官都以有氧氧化为主提供能量。
❸磷酸戊糖途径也是一条重要的供能途径，它存在于肝、乳腺、脂肪组织、睾丸和肾上腺皮质等组织，通过这一途径在肝内葡萄糖降解可达30%，在脂肪细胞和乳腺内可能更多。
在动物体内糖类还可由非糖物质转化而来，称为糖异生作用。这些非糖物质主要是生糖氨基酸、乳酸、丙酮酸及甘油。糖异生作用的主要途径是循糖酵解途径逆行的。正常条件下，肝脏是糖异生的主要器官，在饥饿时肾脏也可成为糖异生的重要部位。糖代谢受激素的影响和调节，参与糖代谢调节的激素有胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素、糖皮质激素和生长素等。除胰岛素有降低血糖水平作用外，其他激素均可提高血糖水平。交感神经通过内脏神经—肾上腺髓质的途径，产生高血糖效应，副交感神经可通过迷走神经—胰岛的途径，产生低血糖效应。同时，高级中枢可通过下丘脑—腺垂体的途径，调节有关内分泌腺活动，影响糖的代谢。

物质代谢wuzhi daixie

指在代谢过程中物质所经历的一切化学变化，即新陈代谢。也有的人，为了便于研究和描述，把新陈代谢分为物质代谢和能量代谢两个方面。实际上，能量变化是伴随着物质代谢的过程发生的，这二者不可分割。广义的物质代谢包括营养物质的消化吸收、中间代谢（细胞内的物质代谢）和代谢终产物的排泄三个阶段；狭义的物质代谢即指中间代谢(参见“新陈代谢”条)。

物质代谢

指人体和周围环境之间物质交换和体内物质转化的过程。包括合成代谢和分解代谢两个方面。合成代谢是人体从外界环境中摄取营养物质，并将其合成自身物质，以维持其生长、发育、修补、替换和繁殖的需要。这个过程同时储存能量。人体把自身的物质进行分解，释放能量并将代谢产物排出体外的过程叫分解代谢。如体内蛋白质、糖、脂肪等经过复杂的氧化分解，生成二氧化碳和水的过程。总之，合成代谢和分解代谢是物质代谢中互相联系，不可分割的两个侧面。处于生长发育期的儿童，合成代谢大于分解代谢，于是各器官、组织逐渐成长、成熟，体重增加。成人的合成代谢和分解代谢基本相等，处于动态平衡状态。到了老年，分解代谢大于合成代谢，蛋白质消耗增多，因而体重渐趋减轻，体力衰退。

物质代谢

物质代谢又称新陈代谢，是生物体内各种化学变化的总称。在体内进行的变化包括同化作用中的化学变化，也包括异化作用中的化学变化。同化作用意味着合成代谢，而异化作用意味着分解代谢。合成代谢是将从食物中得来的或体内原有的小分子物质合成为体内结构上的及功能方面的分子，一般多为大分子化合物； 例如，氨基酸在有可利用的能量的条件下，缩合成为大分子的蛋白质。而分解代谢的产物总是一些小分子，如大分子的糖原降解为葡萄糖，而葡萄糖又降解为二氧化碳，同时产生能量，暂时储存于高能磷酸键的ATP中，供合成代谢及各种生理活动之用。不论是合成代谢，还是分解代谢，都不是简单的过程，需要通过一系列的化学反应来逐步完成。而这些化学反应是在体内较温和的环境中，在酶的催化下，以极高的速度进行。这一系列的化学反应依次衔接起来，就称为代谢途径。总之，物质代谢就是生物体在其生命过程中，从其周围环境中取得物质，在体内通过各种代谢途径，最后将其转变为最终产物，又交回环境的过程。
物质代谢的研究方法 体内物质代谢的途径不只一种，而许多途径中的化学反应更是多且复杂，而且都在同一微小细胞内同时进行，因此研究起来比较困难。随研究方法的发展，现在对体内许多重要代谢途径已有一定了解。
(1) 完整动物的饲养平衡实验： 测定食物中的一种物质的食进量及其本身或其代谢产物的排出量，并用以推断其在体内的代谢情况。氮平衡实验就是一个例子，虽然不能测出蛋白质在体内所经过的代谢途径中各个化学反应，但可确定其利用率、需要量及生理价值。这种饲养平衡实验，对断定其它物质，如无机盐等，是否是必需及其需要量、无疑是有用的。此外，完整动物的饲养实验，对多种维生素的发现，均作出了一定的贡献。而某些维生素又是物质代谢中不可缺的物质。
(2) 器官灌流法：将一物质注入进某一器官的血液中，然后分析测定流出器官血液中该物质的衍生物，当可获知该物质在此器官中的代谢变化。例如，研究氨基酸在肝脏内的变化时，在将氨基酸注入门静脉后，分析肝静脉血液中氨基酸衍生物，即可发现氨基酸经氧化脱氨基而成为α酮酸，并放出氨，同时还可看出尿素的浓度在流出肝脏的血液中比进入的要高。由此可以证明氨基酸的脱氨基作用是在肝脏中进行的，而且脱下的氨在肝脏中转变为尿素。这一方法的优点是所灌流的器官并未脱离动物整体，一切生理条件均正常，尤其是神经及激素的控制调节仍与正常动物基本相同。灌流的方法也应用于离体器官，如肝脏，心脏等，使被研究物质的衍生物更易于辨认及测定。在器官水平上，还可采用切除器官的办法来确定某物质在一器官中的代谢情况； 如果将蛋白质饲养去除肝脏的动物，当可发现其血液中氨基酸及氨（来自肠的吸收）的浓度均显著升高，而尿素的含量则大量下降。这无疑能佐证器官灌流实验的结果： 那就是氨基酸在肝脏中被氧化脱去氨基及尿素在肝脏中合成以解除氨毒。
(3) 组织薄片法： 用组织薄片来测定一种物质的代谢途径要比用器官更为便利和准确。这种方法具有完全可靠的控制和对照。肝、肾、脑及其它组织均可切成约50μm的薄片，使与浴液有充分的接触面，让营养物质与代谢产物的交换适宜，以便能维持组织中细胞活力长达数小时之久。将一定数量被研究物质混于浴液中，保温一定时间后，分析测定浴液中的各种物质，便能推测或断定被研究物质的代谢途径。例如，将铵盐混于浴液中并与肝脏薄片保温，数小时后，铵盐逐渐减少，尿素随之出现。这一结果证明氨在肝脏中转变成尿素。
(4) 亚细胞水平法： 为了确定化学反应在细胞内进行的部位，可将组织在匀浆器中研磨成匀浆，使细胞破裂，然后用差速离心法，可获得各种亚细胞部分，如胞核、线粒体、微粒体、溶酶体、过氧化物酶体及质膜等。微粒体一般指的是粗面内质网、滑面内质网及高尔基体等的碎片； 从粗面内质网上，还可分离出核蛋白体。这些亚细胞结构都各有所司。分别用不同的亚细胞结构作实验，即可证明此点。例如，线粒体可证明是生物氧化的场所，三羧循环、β氧化等均在其中进行，将所产生的能量储存于ATP中，供生理活动之用。又如，粗面内质网上的核蛋白体已证实是合成蛋白质的地方，而所合成的蛋白质，通过滑面内质网而运到高尔基体，并在其中加工改造后，再分泌于细胞外。再如，胞核已肯定为合成各种RNA的处所。用亚细胞结构水平的方法，不但能对物质代谢途径定位，而且还推动了代谢途径细节的研究。
(5) 纯酶的应用： 从完整动物发展到亚细胞结构水平的各种方法中，各种酶都是相互混杂，而且与生物体内各种组成成分也未分开。这对完全了解一化学反应的细节是极其困难的。使用纯酶不但能知道它所催化的确切反应，而且还可详细研究其促进反应的各个方面。将许多由纯酶促进的反应依次拼凑起来，对一些重要物质的代谢途径，不论是合成的抑或是分解的，均可大体弄清。事实也是如此。现在蛋白质、糖类、脂类、核酸、生物氧化，以及一些生物活性物质等在体内的转变途径，都已有一定的了解。
此外，在物质代谢途径的研究中，微生物也常被利用。
从上面的叙述可以看出，在物质代谢的研究中，就使用的材料而言，是由完整动物逐渐发展到纯酶。这一发展过程，正是现代科学技术和仪器发展的结果。近代技术和仪器的发展不但能定位、分离、提纯、追踪、鉴别及测定代谢物及其产物，而且还能对参加物质代谢中生物分子的组成、结构、构型、构象及其各种性质等加以研究，而所得结果往往有可能用以解释或确定其在物质代谢中的功能。
物质代谢途径 随着研究方法的发展，物质代谢的途径逐渐为人们所了解。
生物体从环境中摄取的营养素，以糖、脂类、蛋白质、核酸等为最多。进入体内后，各自进入其代谢途径。一个代谢途径是由许多化学反应有组织、有次序地一个接一个的发生和完成。绝大多数的反应都是在较温和的温度、pH及离子浓度条件下，由酶促进，以非常高的速度进行。每一酶促反应几乎都是由一特异的酶所催化，而许多酶还有其必需的辅助因子。例如，进入体内的营养素“甲”，在其代谢途径中，将转变为中间产物“乙、丙、丁…”一直到最终产物“癸”，可图示如下：
图中酶1、酶2、酶3等代表促进每一步骤特异的酶，而辅1、辅2、辅3等为每一种酶所需要的辅助因子。这可用实例说明。一个成年人食进多于其一切活动所需要的食物时，往往会发胖，这显然是体内将多余的食物储存为脂肪，亦即脂肪酸的合成增多。脂肪酸的合成与蛋白质、核酸及糖类等相比，较为简单； 所用原料为乙酸，但必须以其活泼衍生物，乙酰辅酶A的形式，进入代谢途径。乙酰辅酶A在体内，来源甚广，主要食物，如糖类、脂类及蛋白质等在分解代谢中，均可生成乙酰辅酶A。在其进入脂肪酸合成途径之前，必须由酰基转移酶催化，先与脂肪酰载体蛋白结合，然后再两个碳原子两个碳原子加上去，而每加上两个碳原子，包括从乙酰辅酶A合成的主要原料丙二酸单酰辅酶A在内，须经七个步骤，需要七种不同的酶及三种不同的辅助因子。在乙酰辅酶A上，七次加上两个碳原子 (实际是丙二酸单酰辅酶A) 之后，还须有软脂酰脱酰酶的催化作用，才能完成一分子软脂酸的合成。这一代谢途径可用作合成主要偶数脂肪酸的例子，由于许多化学反应不仅是进行性的、逐步的，而且还是分阶段来完成的，足见其复杂性。
代谢途径的复杂性还表现在一种物质在体内可进入多种代谢途径，可进入合成代谢途径，也可进入分解代谢途径，有的即使是合成代谢抑或是分解代谢，其途径也不只一种。例如乙酰辅酶A不仅可进入三羧酸循环而被氧化以产生能量，而且在合成代谢方面，除合成脂肪酸之外，还是酮体及固醇类物质分子中碳原子的主要来源，也是合成一些氨基酸，如谷氨酸以及微生物体内精氨酸、赖氨酸等的一种原料。此外，乙酰辅酶A在乙酰化作用中起着广泛的作用，如在乙酰氨基糖、乙酰胆碱、乙酰肉毒碱等的生成中。
物质代谢的调控 代谢途径必须要有一定的调节控制，使其方向无误，其产物不会过多或过少，以适合体内的需要。代谢途径的调节控制可直接在亚细胞及细胞水平上或间接在细胞水平上起作用。对物质代谢调节控制的因素有许多，现仅择要简述于下。
(1)营养素（即作用物）的供应：一种代谢的进行与否，往往要以营养素的供应为转移。一种营养素的充足与否，可影响一种或几种酶的活性，甚至酶的存在。例如，婴幼儿以奶为最主要的食物，故其胃粘膜分泌凝乳酶较多，而不食用或少食用奶的成年人的胃中这种酶则几近缺如，因此有些成年人在饮用牛奶后，不能将其很好的消化，因而腹泻。
(2)营养素的输送： 营养素的输送可影响物质代谢的调节控制。由于胰岛素有促使葡萄糖及有关的单糖通过细胞膜的功能，故当胰岛素缺乏时，糖就难于进入细胞，尤其是肌肉及脂肪组织的细胞，使糖在这些细胞中的各种代谢途径受到控制。
(3) 产物的需要： 体内对一代谢产物的需求，必定成为其增产的刺激。这可以是浓度的直接影响，也可以是通过其它调节机制，如神经、激素等的间接作用。低血糖刺激肝脏中糖原分解而升高血糖； 贫血产生的缺氧可刺激肾脏，促使红细胞生成素的分泌增加，结果血红蛋白的合成随之而增加。
(4) 产物的抑制： 终末产物是一种可以起调节控制物质代谢的物质。当终末产物超过体内需要时，它将抑制合成其本身的代谢途径中开始阶段的关键性酶，有的也抑制代谢途径中大多数酶，甚至所有的酶，使整个途径不能继续进行。这种终末产物的作用称为反馈抑制作用。反馈抑制有多种； 在产物的作用上主要可分为累积的、多价的、协作的及多酶的几种； 从作用机制上看，一种是产物与酶结合而产生抑制作用，而另一种则是阻遏酶的生成。在大肠杆菌中苏氨酸可转变为异亮氨酸，而超过需要的异亮氨酸已被证明能抑制苏氨酸脱水酶，使α酮丁酸不能生成，以致整个代谢途径无法进行，其作用机制为终末产物与酶结合而产生抑制，亦即一种变构效应。在鼠伤寒沙门菌中，过多的组氨酸将抑制其生物合成中所有的酶，其作用机制为阻遏酶的生成。
(5) 辅助因子的可得性： 许多酶的活性均必须视其辅助因子的充足与否而定。例如，乙醇的氧化为乙醇脱氢酶所促进； 乙醇脱氢酶的辅酶是辅酶Ⅰ(NAD⁺)。当饮酒多时，需要的NAD⁺较多，使其它需要NAD⁺的酶促反应不能进行或进行缓慢，而同时又使需要NADH的酶促反应，如丙酮酸还原为乳酸，得到促进而大量进行。尼克酰胺是辅酶Ⅰ及辅酶Ⅱ(NADP+)的组成成分，如有缺乏，NAD⁺及NADP⁺均不能形成，而NAD⁺及NADP⁺在氧化还原体系中起着递氢及电子的作用，若一旦缺乏，需要这两种辅酶的酶将会失去其活性，使氧化还原体系受到阻碍。在体内严重缺乏尼克酰胺时，还会发生癞皮病。又如，另一些酶以黄素单核苷酸(FMN)或黄素二核苷酸(FAD)为辅酶。FMN及FMD均以核黄素为其主要组成成分。在一些氧化还原体系中递氢，故在缺乏时，需要这种辅酶的酶将会失去其活性而使有关的氧化还原体系受到影响。在体内缺乏核黄素时，也会出现一种营养缺乏病，其某些症状与癞皮病的，如舌炎、皮炎等，有些相似。这是否与这两种维生素构成的辅酶都在氧化还原体系中起递氢的作用有关，是值得注意的。再如，还有一些酶以硫胺素为其辅酶的主要成分。丙酮酸脱氢酶及α酮戊二酸脱氢酶在催化α脱羧时，必需以焦磷酸硫胺素为辅酶，故焦磷酸硫胺素称为辅羧酶或辅脱羧酶。在体内缺乏硫胺素时，丙酮酸及α酮戊二酸的α脱羧均不能进行，三羧酸循环无法运转，以致丙酮酸大量堆积；有人认为这是脚气病中周围神经炎的原因。
(6) 激素的作用： 激素在调节控制物质代谢上，起着多种作用。上面已提到，胰岛素促进糖通过细胞膜，进入肌肉及脂肪等组织的细胞，使其中与糖代谢有关的途径均加速进行，如糖原生成、戊糖磷酸途径、糖酵解、氧化作用及脂类合成等。胰岛素在肝细胞中诱导生成糖酵解中的一些重要的酶，如葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶及丙酮酸激酶等，而同时又阻遏合成糖原异生中一些关键性酶，如丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶、果糖1,6二磷酸酶及葡萄糖6磷酸酶等；这样，胰岛素在肝脏中有增进糖酵解及抑制糖原异生的功能。纵观上述，可以看出胰岛素是降低血糖的物质。
此外，激素还能将无活性的酶转变为有活性的酶，借以调节控制物质代谢。肾上腺素及胰高糖素通过一个级联机制将磷酸化酶激活，促使肝糖原分解，以升高血糖。在脂肪组织中，糖皮质激素通过一个类似肝糖原分解中的级联机制将激素敏感脂肪酶激活，促进甘油三酯水解成脂肪酸及甘油。
(7) 神经的作用：神经对物质代谢的影响亦不可忽略。它通过激素的间接途径或其它更直接一些的机制，进行调节控制代谢途径。例如心理因素，恐怖或愤怒，对糖代谢具有一定影响，表现为血糖增高。这显然是神经通过增加肾上腺素的分泌，以致加快肝糖原分解的结果。另一些刺激，如冷、热、创伤或胰岛素低血糖等，均可引起ATCH的分泌增加而加强肾上腺皮质功能活动，因而导致增强有关的物质代谢，以抵销所受的刺激。
(8) 基因的作用： 基因对物质代谢的调节控制虽然不是直接的，但在某些方面确是决定性的。基因是控制酶生成数量多少的物质，也是决定生成或不生成某种酶的物质。然而，基因的表达还须受到一些因素，如正调节基因或负调节基因的调节和控制。多细胞生物体体内，如人体内，每个体细胞的遗传信息实际上是一样的。由于一些特定酶的遗传信息在某些组织的细胞内不能表达出来，这些酶不能合成，因此由这些酶促进的代谢不能进行； 肝细胞因缺乏活化乙酰乙酸的辅酶A转移酶及乙酰乙酸硫激酶而不能象其它组织的细胞那样利用酮体就是一个例子。遗传代谢病有些是遗传信息的表达不良或缺乏遗传信息的结果； 这是由于有些酶的合成不足或不能合成而影响代谢的进行，如酪氨酸酶缺乏，酪氨酸转变为黑色素的代谢途径无法进行，因而出现白化症。遗传代谢病还有些因遗传信息表达的控制失调，以致合成的酶增加过多，引起产物过剩而发生疾病； 当多巴脱羧酶大量合成时，去甲肾上腺素及肾上腺素的生成即会过多而堆积于肾上腺髓质或交感神经副神经节的嗜铬组织中，因而引起嗜铬细胞瘤。基因的表达还可受到某些物质的诱导或阻遏，因而使一些酶的生成受到影响。例如，在葡萄糖培养基中生长的大肠杆菌，因缺乏β半乳糖苷酶及半乳糖苷透过酶，而不能使乳糖发酵，但在其生长期于培养基中加入乳糖或其它类似物，当能诱导生成这两种酶； 其它如在蜡样芽胞杆菌中可以诱导生成青霉素酶也是为人们所熟知的。关于阻遏酶生成的例子有很多，鼠伤寒沙门菌中，亮氨酸能阻遏其生物合成途径中独有的头三个酶就是一例。
(9) 酶分布的区域化： 在真核细胞内，酶是按区域分布的； 不同的亚细胞结构所配备的基本上都是各不相同的酶，如线粒体内的主要是三羧酸循环及生物氧化体系中的各种酶，胞液中的是无氧酵解中的各种酶，蛋白质生物合成中的各种活化氨基酸的酶，合成长链脂肪酸的各种酶等，以及溶酶体内的都是各种水解酶。酶的这种区域分布，对物质代谢的重要性虽然不能过分强调，但实际是起了不可忽视的作用。不同的代谢途径在不同的亚细胞结构内进行，互不干扰。一种代谢途径所需的作用物或所产生的产物能独立的对这一途径进行调节控制而不影响其它途径。线粒体中进行的代谢不会干扰胞液中进行的，反过来也是一样。这种广泛的代谢途径区域化的确是较高生命形成的特点，带来了精致而高度协调的物质代谢，而同时代谢物在区域间的转移显然会出现屏障问题。穿梭机制乃是跨越区域间屏障的一种机构。穿梭机制的例子不少。胞液中酵解作用不断产生的NADH虽然不能透过线粒体膜，但在有氧情况下，并无堆积； 这表明NADH毕竟还是将氢及电子传递给线粒体内的呼吸链。苹果酸在线粒体膜内外的穿梭是这一传递的主要机制，其具体过程可图示如下：

(10) 酶的活性： 上面所提到的调节控制物质的因素无一不是最后以影响酶活性来起作用的。除了这些因素之外，酶的立体结构一旦发生改变，酶的活性也会受到影响。影响酶结构的因素，基本上都是一些离子或小分子。金属离子在超过四分之一酶中起着改变其结构，以增进其功能。在大肠杆菌中，谷氨酰胺合成酶以一种无活性的“松弛”构型存在，而Mg++或Mn++可使其构型“紧湊”而赋与活性； 金属离子在此可算是一种激活剂。此外，一些小分子化合物，在大多数情况下，其结构不与作用物的相似，但能与酶结合； 其结合点并非酶的活性中心，乃是变构部位，并在结合后能改变酶的立体结构 （即构象）而使酶活性减弱或完全丧失，也有使酶活性增加的。这种现象称作变构效应。具有这种现象的酶称为变构酶。转氨甲酰酶是研究最多的一种变构酶，催化嘧啶化合物生物合成中的第一个反应，而其催化作用可为三磷酸胞苷(CTP)所抑制。现已证明，CTP是结合在转氨甲酰酶的变构部位上而产生抑制作用的。这同时也是一个反馈抑制作用的例子。一般来说，代谢产物的反馈抑制往往都是一种变构效应。
纵观以上所述，可以肯定无疑，物质代谢的调节控制是以酶活性的强弱或有无为转移。

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物质代谢

机体与环境之间物质交换和体内物质转化的过程，是复杂的生物化学过程。医学及生物学中称新陈代谢，或简称代谢。这是生命的基本特征之一，是维持生物体的生长、发育、繁殖、壮大、衰老、运动等生命活动过程中化学变化的总称。通过代谢，生物体同环境不断地进行物质交换，从而产生能量及新生物质以便保证上述各种生命活动的正常进行，代谢活动的方向和速度受多种因素调节，以适应生物体内外环境变化。
当人体将食物或某些药物经口摄入后，常通过消化、吸收、分布、同化、贮藏、利用，最后分解成各种代谢产物而排出体外。或某些药物经皮下、肌肉或静脉注入体内后，也经过吸收、分布等过程而被分解与排泄。凡此都是人体内的物质代谢过程。此外，还有许多物质由人体自身合成而分布全身后，也可通过贮藏、利用、分解等过程后排出体外。如激素、酶系、核酸、氨基酸、肽类、蛋白质、脂肪酸、甘油三酯、胆固醇及脂蛋白等，这些物质都有其复杂而有规律性的生物化学过程，随着生命活动而继续不断地进行转化，称为激素代谢、核酸代谢、氨基酸代谢等等。
如将摄入人体的营养物质根据其化学特性与生理功能分为六大类，即碳水化合物（简称糖）、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和水，则每组物质及其中各个营养物均可有其代谢，称为糖代谢、蛋白质代谢、脂肪代谢、维生素代谢、矿物质代谢与水代谢，各个营养物的种类和名称繁多，不胜枚举，如葡萄糖代谢、果糖代谢、半乳糖代谢等为糖代谢中重要部分，又如组成多种蛋白质的氨基酸有20种，则各有其代谢过程及其普遍性规律，包括消化、吸收、转运、利用、同化、贮存、分解等为共同的规律，各个氨基酸如酪氨酸、色氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸等均各有其特殊的结构、功能和代谢过程。此外，尚有氧、CO2等气体代谢亦为人体生命所必需的重要部分。
各种物质进入人体后由简单的结构转化为复杂的结构，或外来的转化为自身的物质而贮藏于某些脏器为合成性代谢，如葡萄糖摄入肝脏、肌肉等组织而转化为糖元，游离脂肪酸及甘油结合而贮藏于脂库，氨基酸、核酸等转化为自身蛋白质结构或肽类物质而形成多种组织及细胞，又如多种激素包括肽类或蛋白质类和类固醇激素均有其一定的合成过程，称为合成性代谢，这些物质在生命过程中又继续不断地被分解利用更新排出，称为分解性代谢。当小儿生长发育旺盛时，往往合成性代谢大于分解性代谢，于是多种物质储存体内促使机体生长发育壮大，至中年时期，往往合成及分解相平衡，体重、身高相对稳定，至老年期则合成代谢渐衰退，分解代谢大于合成，于是发生衰老过程。
在各种物质的合成和分解代谢过程中一系列的生化反应又总称为某物质的中间代谢。这些生化反应大都由一系列的酶或酶系促进其合成或分解过程，而这些酶又受许多激素的调节，激素又受某些促激素和神经系的递物调节，形成了一个整体的代谢调节体系，维持着人体内各种物质代谢的正常进行。
当人体在休息状态下每单位时间内所消耗的氧气量或能量称为基础代谢，其与正常人的比值称为基础代谢率(BMR)，正常范围为±10%，人体基础代谢受多种因素影响，包括体表面积、年龄、性别、气候、种族、营养、多种疾病及神经内分泌的调节。一般而论，如按体表面积(m2)计，基础代谢率非常稳定，且与体表面积成正比。年龄方面，初生儿较低，此后渐增，至5岁后又渐低下，在6岁时正常基础代谢率约为50～53kcal/m2，至21岁时降低至36～41kcal/m2，但在发育期稍有回升。性别方面，一般女性稍低，尤其是从5～17岁间更明显。气候方面，冷天较高、热天较低。种族方面，北极爱斯基摩族明显高于其他族，美国人似比东方人居于美国者为高。营养不良者常偏低。多种疾病，如发热(每增高摄氏1度基础代谢率上升12%)，甲状腺功能亢进症、白血病、红细胞增多症、某种贫血、心力衰竭、高血压、气促病人均呈代谢率升高，正常妊娠后期也往往增高，可达+20～30%。激素中，甲状腺激素、邻苯二酚胺（儿茶酚胺）、垂体促甲状腺激素、生长激素分泌过旺等均可使代谢率升高； 这些激素分泌不足则可使基础代谢率减低。

物质代谢

substance metabolism